基于智能定位导航的消防快速响应管理提升研究

刘寅

（海口市消防救援支队特勤大队，海南 海口 570000）

消防部门的专业水平和管理水平一直以来都是关系老百姓人身安全和财产安全的重要影响因素。目前，随着时代的进步和技术发展，越来越多的技术手段可以应用于消防的专业领域用于管理和技术提升。智能定位和导航作为集信息技术和硬件集成技术的应用研究在家用车、飞行器中得到广泛应用，为其辅助决策、快速响应和辅助控制起到良好的效果。而作为消防而言，提供辅助决策是提升快速响应的关键。为此，本文提出一种针对消防领域的智能定位、导航的方法，期望通过本文所作研究为消防领域的技术应用和管理提升奠定基础。

1 消防快速响应的需求

相比与传统的家用汽车和飞行器的导航而言，消防车辆的定位与导航存在以下几个方面的特征：

（1）要求快速响应。消防工作最为注重的是时效性，因此需要作为快速响应，因此无论是车辆定位还是智能导航都需要作为快速响应，需要能够与消防报警专线或者语音进行有效的对接。一方面可以加快响应速度，另一方面可以避免在信息传递过程中的信息误差。

（2）车辆的通过性问题。相对于传统的车辆导航而言，由于消防车体积较大，其通过性本身较差。但是消防车辆属于特种车辆，可以使用应急车道和让其他避让的优先通过权，因此在具体导航的过程中需要计及应急车道的分布，堵车路段和非拥堵路段的通过用时对比等方面的因素。

（3）消防通道和消防栓的分布情况。当消防车辆到达火情目的地时还需要考虑具体消防工作开展的实施，此部分的考虑类似于物流行业的递送最后一公里。对于消防而言则需要考虑到建筑物内的消防通道分布以及建筑内外的消防栓分布等要素，从而通过智能导航合理引导消防车辆停靠到灭火工作开展最有利的停靠点。

综合以上，消防车辆的智能导航需要考虑到以上三个方面的要素，从应急车道的分布，拥堵和非拥堵通道的用时对比以及消防通道、消防栓的布局等方面综合考虑。但是目前通用性的导航系统难以实现以上功能，为此本文结合以上要素进行研究，提出对应的智能导航方案。

2 计及消防快速响应要素的导航算法研究

设参与消防工作的车辆总共有k辆车辆，并且有N个可以排出消防车辆的站点，则通过这些消防站点到达火情发生地点的行驶里程为：

对于车辆的优化配置则可以转化为该函数的求极值问题。但是该函数是一个离散函数，采用蚂蚁群算法又不能解决众多约束条件下的优化求解问题，C-W算法则较好的规避了这一问题，提出了节约路径的概念。

当车辆被指派到i节点执行消防任务，两辆车行驶的总路程为：

其中Di，0为可以使用应急车道的部分，Dj，0为没有应急车道的通道部分。同时考虑到路段的拥堵情况，在计及道路拥堵情况下的车辆行驶距离则如下所示：

其中，Di，j为拥堵路段额外耗时转化为的形式距离延长，一般而言按照拥堵程度乘以路段拥堵长度进行换算。将式（2）减去（3）则可以得到节约的距离式（4）

Sij表示消防车辆从到i节点前往节点j以后节省的总路程，因此对于执行消防任务的消防车辆而言，并通过将网络中每两个节点进行相连则可以得到对应的一个节约路程的集合，令那么剩下对路线进行优化配置的工作则是不断将网络中的节点进行相连，并且更新节约路径的集合M={Sij}。其具体操作步骤如下所述：

（2）选择配送网络中任意的两个节点i，j。

（3）考察车辆行驶至节点i后是否满足继续前往节点j移动的条件，即道路连接和消防栓分布约束条件。

（4）如果满足条件则将节点i与节点j相连并返回步骤1重新形成新的节约路径集合M，如果不满足则在集合中将Sij删除，同时也更新节约路径集合M，如果不满足约束条件，表示该节点融合的方式不可用，即不能通过节点i到节点j行程组合路径。

（5）选择道路网络中任意的两个节点i，j进行步骤3的验证，直至节约路径集合M中不再有任何元素，则表示满足约束条件的节点融合都已经完成，此时的配送路径已经达到最优。

本文以某区域的为例进行分析。目前在该地区设立有一个消防中队，设为P点，在执行消防任务时采用辐射状的网络管理方式，即到每个节点所采用的行驶方式为单程往返。其具体情况如表1、图1所示。

表1 道路情况统计

图1 道路分布图

结合某地区的道路交通具体情况采用C-W算法进行优化。其初始节点之间的距离如图2所示。

图2 初始节点距离分布

采用本文所述的步骤对导航路径进行优化，其具体步骤为：

（1）搜集网络中每个节点之间的距离，并根据节约路径的计算方法计算每两个节点之间的节约路径Sij，并形成对应的节约路径集合M。

根据图2所标注的数据进行计算，例如将节点A与节点B进行合并，其节约的路径则是：

通过如此计算，得到网络中每两个节点之间融合后的节约路径列表，得到的节约路径排序表如表2所示。

表2 节约里程排序表

（2）通过节点融合的步骤进行路径组合，并将节点进行融合。即根据以上的计算将不同的节点进行融合，但是要检查其约束条件。即检查节点合并后车辆的运输与节点收货的情况。同样以A、B节点的合并为例，将其进行合并以后车辆从P出发到A然后到B。

（3）对于不满足约束条件的节点融合方式删除，即删除节约路径集合中对应的元素Sij。

（4）重复以上步骤，直至节约路径集合M中的元素为空为止。所剩下的元素则是可以合并的路径选项。

3 结语

消防事业是关系到我国人民生命、财产安全的重要事业。通过引入新的技术手段和管理手段不断加快消防任务的响应速度也是发展的总体趋势。本文通过分析常规的通用类导航与消防车辆导航之间的差异，分析消防车辆定位导航的需求。并在此基础上提出一种针对消防车辆的智能优化导航方案，该方案具有执行简单，运算快速的特点。